旋流顶燃式热风炉在本钢铁业公司的应用

发表时间：[2007-10-31]　　作者：　　编辑录入：admin　　点击数：2909

摘　要:本文介绍了本钢铁业公司由原来的内燃热风炉改造为旋流顶燃式热风炉，即节省了投资，又达到了理想的风温水平，从理论和实践两方面证明了旋流式顶燃热风炉的可行性。

关键字:旋流顶燃式热风炉　蓄热面积　燃烧效率　风温

1　本钢铁业公司热风炉现状
　　本钢(集团)铁业公司有两座380m3高炉，各配备四座考贝式内燃热风炉，高炉单位容积蓄热面积110m²/m³。
　　内燃式热风炉由于燃烧室与蓄热室同在一个炉体内，相对燃烧室占热风炉横断面积比例大，其有效蓄热室横断面积比例较小，本身的可利用效率较低。此外，燃烧室与蓄热室之间由于燃烧与送风交替所产生的热应力使隔墙易于倾斜倒塌、开裂短路，其结果是普通型内燃热风炉风温一直不高。我公司为了保证风温，在热风炉燃烧器入口处加配了5%～7%的高热值焦炉煤气，由于配烧的方法不合理，致使热风炉燃烧火焰温度不均，出现高温细股，造成局部蓄热室格子砖过热软化后碎裂下沉、结瘤、堵塞，而且受高温破坏的部位随破损的产生不断漂移，最后蓄热室上部的格子砖全部热破损，直接影响了热风炉热效率的发挥，缩短了热风炉的使用寿命。
　　为满足高炉需要，铁业公司在烧炉和配加焦炉煤气的技术操作中做了大量的工作，在原条件基础上，最大限度地提高热风温度，随高炉利用系数的不断提高，入炉风温也稍有提高，近几年来的高炉指标和热风温度变化见表1。

表1　近年本钢铁业公司高炉技术指标与热风温度变化情况

年代	1994	1995	1996	1997	1998	1999	2000	2001
1号高炉风温，℃	985	976	992	959	943	1010	1014	1006
2号高炉风温，℃	1001	1016	1000	961	963	992	998	980
平均风温，℃	993	996	996	960	953	1001	1006	993
利用系数，t/m³·d	2.454	2.466	2.462	2.361	2.444	2.518	2.557	2.834
焦比，kg/t	510	511	509	507	502	463	462	458
煤比，kg/t	99	95	92	85	86	102	98	100

2　旋流顶燃式热风炉的选择
　　本钢1、2号高炉自1998年后期，为大幅度降低焦比提高利用系数，要求鼓风具有更高的温度，只好配入大量高热值焦炉煤气，其结果是热风炉破损更加严重。如果不从根本上解决热风炉效率差的现状，进一步提高两座高炉的利用系数已是十分困难的问题。
　　2001年我公司7号热风炉已到大修期，对于我公司热风炉现状，再原样大修已无法满足高炉对风温的需求，但新建高风温热风炉还要考虑老厂区位置狭窄和投资过大的因素，只能在原热风炉基础上进行改造。
　　经多方面查阅资料和实地考查，对“外燃式”、“改造内燃式”、“霍戈文式”、“顶燃式”、“旋流顶燃式”热风炉比较对照，选定旋流顶燃式热风炉作为我公司热风炉改造模式。
　　旋流顶燃式热风炉是在外燃式、内燃式、顶燃式三种热风炉中选其优点，去其缺点基础上研制出的一种新型热风炉。它不仅能满足现代化高炉对高风温的要求，而且占地面积小，投资低，寿命长，特别适合我公司内燃式热风炉大修改造。
　　旋流顶燃式热风炉的几个特点：
　　(1)燃烧效率高：高炉煤气和助燃空气在炉顶通过十二个套筒烧嘴进入炉顶燃烧室，并在同一水平线上旋流运动，进行充分混合加速燃烧，达到了燃烧速度快、火焰短的理想效果。
　　(2)有效面积大：因燃烧室火井变成了热风炉通道，使原占热风炉横断面积27.1%的圆型燃烧室，变成占横断面积14.3%的眼睛型热风通道，从而在炉基和钢甲外径不变的条件下使热风炉格子砖蓄热能力增加29%。
　　(3)热风炉的隔墙寿命长：由于把内燃烧式热风炉的火井变成了热风炉通道，使隔墙两侧温差大大降低，送风期和燃烧期的交替温差变化也小，使隔墙的热应力减小，不易出现隔墙倾斜开裂、掉砖短路等现象，解决了隔墙破损的根本问题，同时也延长了热风炉有效使用寿命。
　　(4)总体投资低：内燃式热风炉改旋流式热风炉，不需大修大改，只需把旧炉顶外壳拆除。由于火井取消，减少火井死角区，使热风炉总体用砖量没有增加，反而略有减少。尤其是旋流式顶燃热风炉热风通道和蓄热室之间无需进行特殊增强处理，节约了很多投资。此次改造的总投资与不进行改造原样大修的投资基本持平。
　　(5)维护工作少：本次改造中，采用了送风期间少量反吹风保护烧嘴技术，彻底解决了送风期间高温热风对烧嘴产生热冲击，从而导致煤气烧嘴破损开焊的不足，整个热风炉上部烧嘴一直处于低温状态，减少了生产中的维护工作，大幅度提高了热风炉燃烧区寿命和工作质量。

3　投产后的效果　
　　铁业公司7号热风炉2001年6月24日进行停炉大修，同年11月15日正式投入使用。其大修后外界条件没有变，助燃风机仍然用原来风机，风量17214m³/h，出口风压4657pa，热风炉煤气压力8000pa，在不配烧焦炉煤气的条件下，各项数据见表2。

表2　2002年1月10日～20日热风炉运行数据

项目	5号炉	6号炉	7号炉	8号炉
煤气耗量，万m³/h	1.72	1.78	1.63	1.84
炉顶温度，℃	1203	1197	1202	1209
废气温度，℃	442	437	412	429
蓄热期，h	3.00	3.00	3.00	3.00
送风期，h	1.00	1.00	2.00	1.00
送风初温，℃	997	1002.4	1078	1018
送风末温，℃	930.2	945	1045.4	978.3

　
　　通过以上数据说明，旋流顶燃式热风炉的蓄热能力强，而且热交换效果好，在蓄热期3小时送风期2小时的使用条件下，最高风温可达1100℃，末温1040℃。更重要的是不配烧高热值焦炉煤气，即节约了能源，又提高了风温，还延长了热风炉使用寿命。三个月以来实际应用数据由表3列出。

表3　2001年11月～2002年1月5～8号热风炉风温统计

炉号	11月	12月	1月	平均风温，℃
5号炉	963	974	971	969
6号炉	992	994	996	994
7号炉	1063	1065	1061	1062
8号炉	1002	1006	1004	1004

4　结论
　　第一座旋流顶燃式热风炉在我公司投入使用，仅仅是开始，预计四年后我公司1、2号高炉热风炉将分别改建成各三座旋流顶燃式热风炉，即可大幅度提高入炉风温，降低高炉燃耗，又可节省大量焦炉煤气，降低热风生产成本，对整个企业的经济效益有相当的促进。